An Efficient Data-Driven Variance-Based Global Sensitivity Analysis for Identifying Dominant Factors that Control Unusual Hydrological Events
Notice bibliographique
Résumé
During the past decades, several distributed and semi-distributed process-based hydrologic models have been developed for simulating water flow dynamics at a range of spatio-temporal scales. Modelling complex hydrologic processes and their interaction with human inevitably introduces a considerable uncertainty associated with forcings, model parameters, and model structure. Adequate characterization of uncertainty is vital to draw appropriate inferences about the system’s behaviour to support decision making. The Global Sensitivity Analysis (GSA) has proven to be a promising tool for quantifying the model output uncertainty through apportioning the uncertainty to different sources. The sampling-based strategy is a common, yet computationally demanding, approach to GSA. By running a model using various configurations of (randomly generated) parameter values, this strategy provides modellers with desired sensitivity indices. However, due to typically large number of parameters, long run times, and limited computational budget, this strategy may not be efficient. In this study, we introduce a new data-driven variance-based GSA technique to alleviate the computational burden associated with GSA of the computationally intensive models. In particular, we incorporate the copula models in the setting of variance-based GSA. Our proposed GSA technique does not require re-running the model as it uses a sample of pre-existent model runs to capture the joint probability distribution of the model parameters and responses. Based on the learned probability model, our method can effectively estimate different types of variance-based sensitivity indices. This method enables the user to efficiently conduct GSA for cases in which the properties of input-output distributions and of the underlying response surface are unknown and only a (small) sample of the input-output space is available. We demonstrate the utility of the proposed method by conducting numerical experiments using a physically-based model, Variable Infiltration Capacity (VIC) with 18 parameters, in Bow Basin, Alberta, Canada. Using the depth functions, we first extracted critical time periods with unusual events, which represent most of the hydrological variability. Next, we applied the proposed GSA method to efficiently identify key factors that significantly influence the simulation of these hydrologically unusual events. Results and insights gained through this study provide valuable information for parameter identifiability analysis, model calibration, and diagnostic testing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».